JP5138668B2 - オイルパン - Google Patents

Description

本発明は、オイルパンに関するものであり、特に回転数の変動が生じるエンジンの下部に備え付けられ、エンジンオイルが貯留される油溜め部が複数列のバッフルプレートによって仕切られたオイルパンに関するものである。

従来より、エンジンの下部にはオイルパンが備え付けられている。オイルパンは、エンジンオイルを貯留するために備え付けられるものである。オイルパンに貯留されたエンジンオイルは、ポンプでエンジン内の必要箇所へ送られ、エンジンを潤滑した後オイルパンに戻り、冷却、ろ過されてから、再びポンプでエンジン内の必要箇所へ送られる。

オイルパンは金属薄板などを容器状に成形した部材であるため、エンジンの振動が伝達されるとオイルパンの平面部分が共振を起こして損傷、騒音の原因となる場合がある。該共振は、オイルパンが備え付けられるエンジンによっては、オイルパンの構造によって回避できる場合もある。

ところで、例えば舶用ディーゼルエンジンなど、運転中にエンジンの回転数が変動するエンジンが存在する。このような回転数が変動するエンジンは、エンジンの回転数変動に従って振動数も変動するため、オイルパンの構造によって共振回避することは極めて困難である。

そのため、舶用エンジンなどの運転中に回転数が変動するエンジンに備え付けられるオイルパンにおいては、オイルパンのエンジンオイルが貯留される油溜め部内を、両端が側板に溶接などにより固着された複数列のバッフルプレートで仕切って構成して剛性を高めたオイルパンが知られている。該オイルパンは剛性を高めることで、共振を抑制し振動、騒音を抑制するものである。このような、油溜め部内を複数列のバッフルプレートで仕切って構成されたオイルパンは、例えば特許文献１に開示されている。

特開２００２−２６６８２２号公報

しかしながら、特許文献１に開示されるような油溜め部を複数列のバッフルプレートで仕切って構成したオイルパンを、舶用ディーゼルエンジンなど回転数が変化するエンジンに適用した場合においては、バッフルプレート自体が共振により振れてしまう振動モードが存在する。

バッフルプレート自体が振動した場合、バッフルプレートとオイルパンの溶接部などの固着部に応力が発生し、該応力により固着部分が取れたり、バッフルプレートやオイルパンの固着部分近傍が破壊したりする可能性がある。
前述の通り舶用ディーゼルエンジンなど回転数が変化するエンジンに適用したオイルパンでは共振回避することは極めて困難であるので、バッフルプレート自体の振動を抑制し前記応力の発生を抑制するためには、共振が発生した場合であっても共振を減衰する構成のオイルパンとする必要がある。

従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、舶用ディーゼルエンジンなどの運転中に回転数が変動するエンジンの下部に備え付けられ、油溜め部が複数列のバッフルプレートによって仕切られたオイルパンであって、エンジンの回転数の変化によって振動数が変動しオイルパンが共振を発生した場合であっても、バッフルプレート自体の振動を抑制することができるオイルパンを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明においては、回転数の変動が生じるエンジンの下部に備え付けられ、エンジンオイルが貯留される油溜め部が複数列のバッフルプレートによって仕切られたオイルパンにおいて、前記複数列のバッフルプレートは、前記オイルパンの振動モードに対応して、開孔部を設けたバッフルプレートと、開孔部を設けないバッフル板とが並存していることを特徴とする。

開孔部を設けるバッフルプレートと、開孔部を設けないバッフルプレートは、振動モードに対応して決定する。即ち、仮に開孔部を設けない場合にエンジンの振動が伝達されて共振によりバッフルプレート自体が振動する可能性のあるバッフルプレートには開孔部を設け、その他のバッフルプレートには開孔部を設けない。

また、前記振動モードは、ＦＥＭ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）解析などによって解析する。

これにより、開孔部を設けないバッフルプレートについては、振動モード解析の結果から、前記舶用ディーゼルエンジンの回転数の変動により共振が発生してもバッフルプレート自体が振動してバッフルプレートとオイルパンとの溶接部などで大きな応力が発生することはないと考えられ、また、開孔部を設けていないため開孔部がオイルパンの剛性を高めるための障害となることはない。

開孔部を設けたバッフルプレートについては、開孔部を設けることによって、油溜め部内に貯留されたエンジンオイルが開孔部を通過して往来する。開孔部をエンジンオイルが往来することによって、開孔部の近傍には渦が発生する。オイルパンが備え付けられたエンジンの振動によりオイルパンが共振すると、前記渦の振動により前記共振のエネルギーを吸収するため、共振が減衰する。従って、開孔部を設けることにより、開孔部を往来するエンジンオイルによって生じる渦が、共振のエネルギーを吸収して共振を減衰するので、バッフルプレート自体の振動を抑制することができる。

また、前記開孔部による開孔率を、１０〜３０％とするとよい。ここで、開孔率とは、バッフルプレートの全面積に占める開孔部の合計面積の割合をいう。
開孔率が３０％を超えると、開孔が多すぎてバッフルプレートの役割である剛性を高める面で不十分となる。
開孔率が１０％を下回ると、共振の減衰率の面で充分ではない。
従って、開孔率を１０〜３０％とすることで、剛性の面及び共振の減衰率の面の両方で充分な効果を発揮することができる。

また、前記開孔部は、前記開孔部の最上部が、前記エンジンの通常運転時におけるオイルパンのオイル液面より下方に位置するように設けられているとよい。
前述の通り、開孔部をエンジンオイルが往来することによって、開孔部の近傍には渦が発生し、該渦が共振のエネルギーを吸収して共振を減衰するものであるから、開孔部の全てを有効に活用するためには、開孔部はオイルパンの油溜め部内に貯留されるエンジンオイル内に位置する必要がある。前記開孔部の最上部が、前記エンジンの通常運転時におけるオイルパンのオイル液面より下方に位置するように設けることで、エンジンの通常運転時には開孔部はオイルパンの油溜め部内に貯留されるオイル内に位置する。

また、前記開孔部は、複数の小孔の集合体であって、前記複数の小孔は、前記バッフルプレートの中心に近づくに従って密に分布しているとよい。
オイルパン１の中心に近いほど共振が発生した場合の振動が大きくなるためである。

また、前記小孔は、円形又は楕円形であるとよい。前記小孔を、角部を有さない円形又は楕円形とすることで、小孔で応力が生じることを避けることができる。

また、前記複数列のバッフルプレートは、上部に斜め下方向きの折り返し部を備え、該折り返し部は、テーパ部を有しているとよい。
前記折り返し部を設けることで、オイルパンの剛性をより高めることができる。また、前記テーパ部を設けることで、前記折り返し部がオイルパンの側壁に接触しなくなるので、折り返し部とオイルパンの側壁を溶接する必要がなく、折り返し部をオイルパンの側壁に溶接することによって応力集中が発生することを防止することができる。

以上記載のごとく本発明によれば、舶用ディーゼルエンジンなどの運転中に回転数が変動するエンジンの下部に備え付けられ、油溜め部が複数列のバッフルプレートによって仕切られたオイルパンであって、エンジンの回転数の変化によって振動数が変動しオイルパンが共振を発生した場合であっても、バッフルプレート自体の振動を抑制することができる。

オイルパンの振動モード解析の結果を表した振動モード図である。 実施例における舶用ディーゼルエンジンの備え付けられるオイルパンの斜視図である。 実験により作成した液体中の平板の開孔率と共振の減衰率の関係を示すグラフである。 開孔部を設けたバッフルプレートの断面図である。 開孔部を設けたバッフルプレートの上面図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

本発明のオイルパンについて、運転中にエンジンの回転数が変動する舶用ディーゼルエンジンに備え付けられるオイルパンを例にして説明する。

まず、オイルパンが備え付けられる舶用ディーゼルエンジンの回転数領域において、ＦＥＭ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）解析などにより、オイルパンの振動モードを解析する。

図１は、オイルパンの振動モード解析の結果を表した振動モード図である。
図１において、オイルパン１はオイルパン本体２と、バッフルプレート６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆから構成される。オイルパン本体２にはエンジンオイルを貯留する油溜め部４が形成される。油溜め部４は、複数列（図１においては６列）のバッフルプレート６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆで仕切られており、バッフルプレート６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆはそれぞれ溶接によりオイルパン本体２の側壁及び底板に固着されている。

本実施例においては、図１の振動モード図にＡで示したように、バッフルプレート６ｂのオイルパン本体の底板への溶接部周辺での変形が大きい振動モードであることが分かる。

図１の振動モード図から、仮に、特に対策を施さずにオイルパン１を製造して前記舶用ディーゼルエンジンに備え付けると、バッフルプレート６ｂ自体が振動してバッフルプレート６ｂとオイルパン本体２の底面との溶接部で大きな応力が発生し、該溶接部の剥がれや、該溶接部付近でのバッフルプレート６ｂやオイルパン本体２の底面の破壊が生じる可能性があるため、バッフルプレート６ｂに開孔部を設ける。開孔部の大きさ、位置等の条件は以下のオイルパンの説明において後述する。

以上のように振動モードによって開孔部を設けるバッフルプレートと設けないバッフルプレートを選定して製造した舶用ディーゼルエンジンに備え付けられるオイルパン１の斜視図を図２に示す。なお、図２においては、オイルパン１の一部を省略して示している。

図２に示すように、前記振動モード解析により対策を施すことが必要と判断されたバッフルプレート６ｂには多数の小孔の集合体である開孔部６１が設けられている。またその他のバッフルプレート６ａ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ（図２においてはバッフルプレート６ａのみ図示）については開孔部は設けられていない。即ち、振動モードに対応して開孔部を設けたバッフルプレートと、開孔部を設けないバッフルプレートの両方が並存している。

開孔部を設けないバッフルプレート６ａ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆについては、振動モード解析の結果から、前記舶用ディーゼルエンジンの回転数の変動により共振が発生してもバッフルプレート自体が振動してバッフルプレート６ｂとオイルパン本体２の底面との溶接部で大きな応力が発生することはないと考えられる。また、開孔部を設けていないため剛性の面でも充分であるといえる。

開孔部６１を設けたバッフルプレート６ｂについては、開孔部６１を設けることによって、油溜め部４内に貯留されたエンジンオイルが開孔部６１を通過して往来する。開孔部６１をエンジンオイルが往来することによって、開孔部６１の近傍には渦が発生する。オイルパン１が備え付けられたエンジン（不図示）の振動によりオイルパン１が共振すると、前記渦の振動により前記共振のエネルギーを吸収するため、共振が減衰する。従って、開孔部６１を設けることにより、開孔部６１を往来するエンジンオイルによって生じる渦が、共振のエネルギーを吸収して共振を減衰し、バッフルプレート６ｂ自体の振動を抑制することができる。

また、開孔部６１の開孔率については以下のように規定する。
図３は、実験により作成した液体中の平板の開孔率と共振の減衰率の関係を示すグラフである。図３において、◆は実験点、縦軸は共振の減衰率δ、横軸は開孔率［％］を表している。ここで、開孔率とは、バッフルプレートの油溜め部４を仕切る面の面積に対する開孔部の面積の割合［％］を表しており、開孔率０％とは開孔部を設けないバッフルプレート、開孔率１００％はバッフルプレートを設けない状態を意味する。

図３に示したグラフより、開孔率約２０％で共振の減衰率δがピークとなる。
また、前述のように、バッフルプレートはオイルパンの剛性を高める役割を果たしており、開孔率が３０％を超えると開孔が多すぎて剛性の面で不十分となる。
そこで、開孔率は３０％以下とし、開孔率３０％における減衰率δ以上の減衰率を確保するために開孔率は１０％以上に設定する。即ち開孔率を１０〜３０％の範囲となるように開孔部６１を設ける。

また、開孔部６１を設ける位置については以下とする。
前述の通り、開孔部６１をエンジンオイルが往来することによって、開孔部６１の近傍には渦が発生し、該渦が共振のエネルギーを吸収して共振を減衰するものであるから、全ての小孔を有効に活用するためには、開孔部６１はオイルパン１の油溜め部４内に貯留されるオイル内に位置する必要がある。従って、開孔部６１は、その最上部が、オイルパンが通常使用されるときに想定される最低の液面よりも低い位置となるように設ける。
また、開孔部６１の小孔の分布は、オイルパン１の短手方向中心部に近いほど密になるように分布させる。オイルパン１の短手方向中心部に近いほど共振が発生した場合の振動が大きくなるためである。

また、開孔部６１の形状は、開孔部６１をエンジンオイルが往来することができれば特に限定されるものではないが、開孔部６１をエンジンオイルが往来することで応力が生じることを避けるために例えば円形や楕円形などの角部を有さない形状とすることが好ましい。

次に、バッフルプレート６ｂの形状について説明する。
図４は開孔部６１を設けたバッフルプレート６ｂの断面図であり、図５は開孔部６１を設けたバッフルプレート６ｂの上面図である。

図４及び図５に示すように、バッフルプレート６ｂの上部には斜め下方を向けた折り返し部６２が設けられている。折り返し部６２を設けることで、オイルパンの剛性をより高めることができる。また、図５に示すように、折り返し部６２はテーパ部６２ａが設けられている。テーパ部６２ａを設けることで、折り返し部６２がオイルパン本体２の側壁に接触しない。そのため、折り返し部６２とオイルパン本体２の側壁を溶接する必要がなく、折り返し部６２を溶接することによって応力集中が発生することを防止することができる。
なお、前記折り返し部は、開孔部を設けないバッフルプレート６ａ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆにもオイルパンの剛性を高めるために設けられる。

かかるオイルパン１を備え付けられた舶用ディーゼルエンジン（不図示）の運転時において、バッフルプレート６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆによってオイルパンの剛性を高めることで共振を抑制し、さらにバッフルプレート６ｂに設けた開孔部６１をエンジンオイルが往来することで、共振を減衰しバッフルプレート６ｂ自体の振動を抑制することができる。そのため、バッフルプレート６ｂ自体の振動に起因する応力の発生を抑制することができ、オイルパンの耐久性の向上が達成できる。

舶用ディーゼルエンジンなどの運転中に回転数が変動するエンジンの下部に備え付けられ、油溜め部が複数列のバッフルプレートによって仕切られたオイルパンであって、エンジンの回転数の変化によって振動数が変動しオイルパンが共振を発生した場合であっても、バッフルプレート自体の振動を抑制することができるオイルパンとして利用することができる。

１ オイルパン
４ 油溜め部
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ バッフルプレート
６１ 開孔部
６２ 折り返し部

Claims (6)

1. 回転数の変動が生じるエンジンの下部に備え付けられ、エンジンオイルが貯留される油溜め部が複数列のバッフルプレートによって仕切られたオイルパンにおいて、
   前記複数列のバッフルプレートは、前記オイルパンの振動モードに対応して、開孔部を設けたバッフルプレートと、開孔部を設けないバッフル板とが並存することを特徴とするオイルパン。
2. 前記開孔部による開孔率が、１０〜３０％であることを特徴とする請求項１記載のオイルパン。
3. 前記開孔部は、前記開孔部の最上部が、前記エンジンの通常運転時におけるオイルパンのオイル液面より下方に位置するように設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のオイルパン。
4. 前記開孔部は、複数の小孔の集合体であって、
   前記複数の小孔は、前記バッフルプレートの中心に近づくに従って密に分布していることを特徴とする請求項１〜３何れかに記載のオイルパン。
5. 前記小孔は、円形又は楕円形であることを特徴とする請求項４記載のオイルパン。
6. 前記複数列のバッフルプレートは、上部に斜め下方向きの折り返し部を備え、
   該折り返し部は、テーパ部を有していることを特徴とする請求項１〜５何れかに記載のオイルパン。

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